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2022-2023学年山东省济南市高二（下）期末物理试卷（含解析）
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这是一份2022-2023学年山东省济南市高二（下）期末物理试卷（含解析），共26页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年山东省济南市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共30.0分）
1. 日晕是太阳光通过卷层云时受到冰晶的折射或反射而形成的一种物理现象，其简化原理图如图所示，关于甲、乙两种光，下列说法正确的是
A. 甲光的频率大于乙光的频率
B. 甲光在冰晶中的传播速率大于乙光在冰晶中的传播速率
C. 甲光在冰晶中的传播时间可能等于乙光在冰晶中的传播时间
D. 从冰晶射入空气时，甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角
2. 如图所示为双缝干涉实验装置，当用波长为600 nm的光照射单缝S时，在屏上观察到相邻亮条纹中心的距离为Δx，若改用波长为400 nm的光照射单缝S，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，下列措施可行的是
A. 增大双缝和光屏之间的距离 B. 增大单缝和双缝之间的距离
C. 增大双缝S1和S2之间的距离 D. 增大单缝和光屏之间的距离
3. 碳14是碳的一种放射性同位素，其半衰期为5730年，根据碳14的衰变程度可推断地层形成年代。某次施工时，在地下发现了两棵直径达1 m的榆树，这两棵树中碳14含量为大气中碳14含量的12.5%。已知活的植物体内碳14含量与大气中的相同且保持不变，则该地层形成年代距今约
A. 11460年 B. 17190年 C. 22920年 D. 45840年
4. 2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料，为丰富多彩的材料家族又增添了新的一员。如图甲所示为某合成云母单晶体片的微观结构示意图，图乙为某液体表面分子分布示意图，以下说法正确的是
A. 使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向同性
B. 图甲所示云母材料在熔化过程中，分子势能和分子平均动能均增大
C. 图乙所示的液体表面层分子之间只存在相互作用的引力
D. 如图乙所示，液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的平均距离略大于分子力平衡的距离
5. 如图所示为济南市某日的天气预报，下列说法正确的是( )
A. 当空气质量显示为霾时，空气中细颗粒物(如PM1∼2.5)的分子在空气中做无规则的布朗运动
B. 从上午7点到下午1点，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大
C. 若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间引力减小，斥力增大
D. 若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子势能一直增大
6. 如图所示，长为8 m的船静止在水面上，船甲板中央有一高为2 5m的桅杆，桅杆顶部安装有点光源，由此光源照射使船在水底形成影子的长度为16 m，已知水的折射率为43，忽略甲板到水面的高度，则水深为
A. 4 m B. 4 2m C. 4 3m D. 4 5m
7. 如图所示，单摆在竖直平面内以较小摆角(小于5∘)在M、N间摆动，Q为圆弧OM上一点，g为当地重力加速度，单摆摆长为l=0.36gπ2。以小球向左经过Q点时为计时起点，向右为正方向，此单摆的振动图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8. 用如图甲所示的装置研究光电效应，得到光电流I与A、K之间电压U的关系图像如图乙所示，遏止电压UC与入射光频率ν的关系图像如图丙所示。已知一个光电子电荷量为−e，下列说法正确的是( )
A. a光的频率大于b光的频率
B. a光的光强小于b光的光强
C. 根据图丙可计算出普朗克常量h=cde
D. 根据图丙可计算出该金属逸出功的大小为c
9. P、Q为均匀介质中相距6 m的两点，t=0时振源P点开始振动，P、Q两点的振动图象分别如图甲、乙所示，则t=4 s时PQ间的波形为( )
A. B.
C. D.
10. 泉城某实验小组的同学用如图所示的装置测量纸张燃烧过程中的最高温度。在环境温度为7℃时将一左端开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形管右侧用水银封闭了一段长为14 cm的空气柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银恰好不溢出。将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束后当温度再次恢复到7℃时左侧水银面下降了7 cm。已知大气压强为76 cmHg，纸张燃烧过程中的最高温度约为
A. 500℃ B. 400℃ C. 300℃ D. 200℃
二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）
11. 图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是
A. 入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少
B. MN之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少
C. P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的
D. P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的
12. 如图所示为氢原子能级图，大量处于第3能级的氢原子跃迁时发出三种不同波长的光，其中两种光的波长分别为λ1和λ2，且λ1<λ2，则第三种光的波长可能是
A. λ22λ2−λ1 B. λ12λ1+λ2 C. λ1λ2λ1+λ2 D. λ1λ2λ2−λ1
13. 振源S1、S2间距2 m，形成的机械波在均匀介质中的传播速度均为1 m/s，两振源的振动方向垂直于纸面，其振动方程分别为y1=20sin 2πt(cm)，y2=10sin 2πt(cm)，振动足够长时间后，下列说法正确的是
A. 加强点的位移始终为30 cm
B. 加强点的振动频率为1 Hz
C. 以S1为圆心的圆周上除S2点之外，加强点的个数为8个
D. 以S1为圆心的圆周上除S2点之外，减弱点的个数为8个
14. 一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其p−V图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，a→b的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法正确的是( )
A. a、c状态下气体的内能相等
B. a→b的过程中气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值
C. b→c的过程中气体从外界吸收热量，大小为Q−32p0V0
D. a→b→c→a的整个过程中气体对外界做功，大小为32p0V0
15. 一列沿x轴传播的简谐横波如图所示，实线为t=0时的波形图线，虚线为t=1 s时的波形图线，则波的传播速度可能为
A. 1.5 m/s B. 3.5 m/s C. 11.5 m/s D. 22.5 m/s
16. 如图所示，长方体玻璃砖长为4 cm，宽为2 cm，紧贴下表面中心O处有一点光源可发出单色光，玻璃砖对该光的折射率为 3，不考虑光在各个面上的反射，下列说法正确的是
A. 若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为3 2cm
B. 若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为 10cm
C. 若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为1 cm
D. 若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为4 cm
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
17. 某学习小组用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，三次实验插针后的结果分别如图甲、乙、丙所示，三次实验中均保持P1、P2的连线与玻璃砖的平面垂直。
(1)三次实验中肯定把针插错了的是__________(选填“甲”“乙”“丙”)；
(2)三次实验中可以比较准确地测出折射率的是__________(选填“甲”“乙”“丙”)；
(3)某同学提出了一种不用大头针就可以测量半圆柱玻璃砖折射率的方法，他的主要操作步骤如下：
①在白纸上画两条相互垂直的线段ab和cd，交点标记为O；
②将玻璃砖的圆心与O点重合，玻璃砖的直径与ab重合，如图丁(1)；
③以圆心O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整从玻璃砖下方观察的视线方向使cd在视野中总是直线，直到恰好看不到cd的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条线段ef；
④在ef上取距离O点较远的一点M，测出M点到ab的垂直距离为3.00 cm，到O的距离为4.53 cm，如图丁(2)所示。
由以上数据可得，该玻璃砖的折射率为__________。(结果保留三位有效数字)
18. 泉城某物理实验小组的同学利用玻意耳定律测量室温(23℃)下的大气压p0，实验装置如图甲所示，主要实验步骤如下：
①将一导热圆柱形气缸开口向上并固定在水平桌面上，用质量为m0=50 g的活塞封闭一定质量的气体；
②测量气缸的底面面积，记为S0=150 mm2；
③在活塞上放置一质量为m的重物，待稳定后利用刻度尺测量出活塞距离气缸底部的高度h；
④逐渐增加重物的质量，重复③中的步骤，分别记录重物的质量以及相应的活塞距离气缸底部的高度并记录在表格乙中；
⑤以重物的质量m为纵坐标，活塞距离气缸底部高度h的倒数为横坐标，绘制m−1h图象。
实验中可忽略一切摩擦和外界温度变化，g取9.8 m/s2。
m/kg
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
h/m
0.100
0.090
0.081
0.075
0.068
0.064
1h/m−1
10.0
11.1
12.3
13.4
14.6
15.7
乙
(1)根据表格中的数据，在答题纸的坐标纸上描点作图，绘制m−1h图象；
(2)根据图象测得的大气压强为__________Pa；(计算结果保留两位有效数字)
(3)若该小组同学在处理实验数据时忘记考虑活塞质量，他们测量的大气压强__________(选填“大于”“小于”或“等于”)大气压强的实际值；
(4)若使用该实验装置在37℃下进行实验，得到的m−1h图像的斜率__________(选填“大于”“小于”或“等于”)23℃下得到的m−1h图像的斜率。
四、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
19. 核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚238核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生α衰变生成新核X，并放出γ射线。已知的质量为m0，α粒子的质量为m1，动能为E1，新核X的质量为m2，动能为E2，光速为c，普朗克常量为h。
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求γ射线的频率。
20. 一列简谐横波沿x轴正负方向传播，t=0时刻振源O开始振动，t=0.6 s时x正半轴上形成的波形如图所示。M为平衡位置位于x1=−5 m处的质点，N为平衡位置位于x2=10 m处的质点。
(1)在答题纸上画出t=0.6 s时x负半轴上形成的波形；
(2)求从t=0时刻开始，质点M在2 s内运动的路程；
(3)求质点N第一次到达波谷的时刻。
21. 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为R2的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，不考虑反射。
(1)若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
(2)求在(1)情景中光在A、B之间空气中传播的时间t。
22. 系留气球作为一种高度可控并能够长期留空的平台，具有广泛用途，中国的“极目一号”系留气球升空最大海拔高度达到9000多米，创造了世界纪录。如图所示，某球形系留气球主要由三部分组成：球体、缆绳以及锚泊车，缆绳一端固定于地面锚泊车上，另一端与导热性能良好的球体连接。球体被软隔膜分为主气囊和副气囊两部分，主气囊为密闭装置，内部充有一定质量的氦气，副气囊内部充有空气并设有排气和充气装置，主、副气囊的体积可变但整个球体总体积不变，主、副气囊之间无气体交换且压强始终相等。为使气球能够安全稳定工作，应使主副气囊内压强始终高于外界大气压，压强差始终为Δp=200Pa。已知球体(包括内部气体)及载重总质量为m=0.5t，体积为V=1500m3，锚泊车所在位置处大气压强为p0=1.0×105Pa，温度为T0=300K，预设工作高度处的大气压强为p=0.6×105Pa，温度为T=240.8K，重力加速度g=10m/s2。
(1)若气球工作时控制台显示缆绳中竖直向下的拉力大小为T=1.0×104N，求气球所在高度处空气的密度；
(2)若某次气球升空时由于故障导致副气囊无法和外界进行气体交换，求气球到达预设工作高度时气球内气体的压强(气球体积不变)；
(3)某次实验中主副气囊均充入符合要求的气体，当从锚泊车释放时副气囊体积为V0=500m3。判断气球上升到预设工作高度的过程中副气囊应当充入还是排出气体，并求出此过程中副气囊充入或排出的气体与刚释放时副气囊内部气体的质量比。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
解题关键是根据光的偏折程度比较两束光折射率的大小，折射率大的光频率大。根据v=cn分析光在冰晶中的传播速度，根据sinC=1n分析全反射的临界角。
【解答】
A、根据光线的偏折程度可知冰晶对乙的折射率大于对甲的折射率，折射率大则频率大，故乙光的频率大于甲光的频率，故A错误；
B、根据v=cn，甲光在冰晶中的传播速率大于乙光在冰晶中的传播速率，故B正确；
C、甲光在冰晶中传播速度大，而运动距离小，所以甲光在冰晶中的传播时间小于乙光在冰晶中的传播时间，故C错误；
D、从冰晶射入空气时，根据sinC=1n可知甲光的临界角大于乙光的临界角，故D错误。
故选B。
2.【答案】A
【解析】
【分析】
波长λ改变，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，根据Δx=ldλ分析公式中各个量的变化。
本题考查实验装置、知道双缝干涉实验的原理、同时掌握双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ，知道公式中各个量的准确含义。
【解答】
根据△x=Ldλ知，波长λ变小，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，可以增大双缝和光屏之间的距离L，也可以减小双缝S1和S2之间的距离d，故A正确，BCD错误。
故选：A。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了半衰期。根据树中碳14的含量只有大气中碳14含量的12.5%，求出半衰期的次数，从而求出此遗骸的年代距今的时间。
【解答】
活体中碳14含量不变，生物死亡后，碳14开始衰变，设活体中碳14的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得：m=m0⋅12，即0.125=12tT，解得tT=3，所以t=3T=17190年，即该地层形成年代距今约17190年，故B正确，ACD错误。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
晶体与非晶体的知识总结：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，单晶体的物理性质是各向异性的，而多晶体和非晶体是各向同性的，晶体的分子排列是有规则的，而非晶体的分子排列是无规则的．
液体表面有一层跟空气接触的薄层，叫作表面层。表面层分子间的距离大于液体内部分子间距离，表面层分子之间的作用力表现为引力，即为液体的表面张力，表面张力使液体表面有收缩趋势。
【解答】
A、云母是单晶体，具有各向异性，故A错误；
B、云母有固定的熔点，熔化过程中温度不变，所以分子平均动能不变，熔化过程中持续吸热，吸收的热量用来增加分子势能，故B错误；
C、分子间引力和斥力是同时存在的，图乙液体表面层分子引力大于斥力，合力表现为引力，故C错误；
D、如图乙所示，液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的平均距离略大于分子力平衡的距离，从而使得引力大于斥力，这是液体表面张力产生的原因，故D正确。
5.【答案】B
【解析】【详解】A.当空气质量显示为霾时，空气中细颗粒物(如 PM1∼2.5 )即固体小颗粒在空气中做无规则的布朗运动。故A错误；
B.温度是分子热运动平均动能的标志，从上午7点到下午1点，温度逐渐升高，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大。故B正确；
C.若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间的距离逐渐变小，引力和斥力均增大。故C错误；
D.若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子力表现为引力，且做正功，所以势能一直减小。故D错误。
故选B。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查光的折射定律，根据题意正确的做出光路图是解题的关键，根据光的折射定律结合几何关系分析求解。
【解答】
做出光路图如下：
根据折射定律有sinαsinβ=n=43，
根据几何关系：
sinα=4 42+(2 5)2=23，
htanβ++4m=8m，
联立解得h=4 3m。
故选C。
7.【答案】B
【解析】【详解】单摆的周期为
T=2π lg=2π 0.36gπ2g=1.2s
可知小球相邻两个平衡位置的时间间隔为 0.6s ，以小球向左经过Q点时为计时起点，小球先向左运动至最高点，然后再向右运动回到平衡位置。
故选B。
8.【答案】C
【解析】【详解】ACD.由光电效应方程，可得
Ek=hν−W0
又
eUC=Ek
解得
UC=hνe−W0e
由乙图可知，a光和b光的遏止电压相同，即二者的频率相同。结合丙图中图线斜率和截距的物理意义，有
he=cd,W0e=c
解得
h=ced,W0=ce
故AD错误；C正确；
B.由乙图可知a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流，可知a光的光强大于b光的光强。故B错误。
故选C。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查根据振动图像确定波动图像，根据图象求出波速，由波速和周期求出波长，根据距离与波长的关系，结合波形，确定P、Q位置和状态关系，选择图象。
【解答】
由图可知，波从P点传到Q点时间为3s，可得波速为由v=xt=63m/s=2m/s，周期为4s，由v=λT得，λ=vT=2×4m=8m
t=4s时，经过一个周期，P点经过平衡为向y轴正方向振动，Q点在波峰，且PQ间距离为6m=68λ=34λ，故ABD错误，C正确。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查液柱类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。
【解答】
分析封闭气体，初始状态：p1=76+14cmHg=90cmHg，T1=(273+7)K=280K，V1=14cm×S，
设当温度为T2时溢出了x(cm)长度的水银柱，气体状态：p2=76+14+xcmHg=90+xcmHg，T2=？，V2=(14+x)cm×S，
根据理想气体状态方程p1V1T1=p2V2T2，
整理得T2=29(90+x)(14+x)①
再分析温度恢复为7℃时，设气体体积比初始时膨胀了d(cm)，
则此时气体状态：p3=(76+14−7+d)cmHg=83+dcmHg，T3=T1，V3=(14+d)cm×S，
根据玻意耳定律有p1V1=p3V3，
解得d=1cm，
所以水银柱溢出的总长度为7cm+1cm=8cm，
即表达式①中x的最大值为8，代入解得温度的最大值T2max=479K，为206°C，故选D。
11.【答案】AC
【解析】
【分析】
本题主要考查了薄膜干涉，解决本题的关键知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的。以及知道空气薄膜干涉是一种等厚干涉。
根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ判断干涉条纹间距的变化，从而即可求解；
空气薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的；根据条纹的弯曲判定被检查表面的平整程度。
【解答】
解：A.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ知，波长越长，则干涉条纹间距越大，干涉条纹的条数越少，故A正确；
B.相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，MN之间垫块的高度越高时，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距应变小，干涉条纹的条数越多，故B错误；
CD.薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明被检查物体表面上有凸起，故C正确，D错误。
12.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题考查了能级跃迁。氢原子在能级间跃迁时，发出的光子的能量与能级差相等，再结合hcλ=E高−E低解答。
【解答】
氢原子在能级间跃迁时，发出的光子的能量与能级差相等，能级E3>E2>E1，且能级差满足E3−E1>E2−E1>E3−E2，根据hcλ=E高−E低，可得可以产生的光子波长由小到大分别为hcE3−E1、hcE2−E1、hcE3−E2，根据题意，可能λ1=hcE3−E1、λ2=hcE2−E1、λ3=hcE3−E2，可得λ3=11λ1−1λ2=λ1λ2λ2−λ1，也可能λ1=hcE3−E1、λ2=hcE3−E2、λ3=hcE2−E1，可得λ3=11λ1−1λ2=λ1λ2λ2−λ1，也能λ1=hcE2−E1、λ2=hcE3−E2、λ3=hcE3−E1，可得λ3=11λ1+1λ2=λ1λ2λ2+λ1，故CD正确，AB错误。
13.【答案】BC
【解析】
【分析】
本题考查了波长、频率和波速的关系，波的叠加；本题解题关键是要抓住在均匀介质中传播的同类波波速相同，而且两波匀速传播这个特点进行分析。
根据振动特点分析加强点的位移；
根据T=2πω求周期，由f=1T得出频率；
根据波程差与波程的关系分析振动加强点和振动减弱点的个数。
【解答】
解：A.振动加强点的振幅为30cm，其位移随时间作周期性变化，位移最大值为30cm，故A错误；
B.由题意可知，两列波的周期均为T=2πω=2π2πs=1s，频率f=1T=1Hz，则加强点的振动频率为1Hz，故B正确；
C.波速为1m/s，波长λ=vT=1m；
由于某点到波源的路程差为波长的整数倍时为振动加强点，则对于两波源连线上的点当Δs=nλ时为加强点，除S1、S2之外，有−2m<Δs<2m
n为整数，可得−2m
D.由于某点到波源的路程差为波长的奇数倍时为振动减弱点，则对于两波源连线上的点当Δs=12(2k+1)λ时为减弱点，有−2m<Δs<2m
k为整数，可得：−2m<12(2k+1)<2m；
即−52
14.【答案】ACD
【解析】
【分析】
本题考查了气体状态变化图像和热力学第一定律。
解答本题的关键是明确：一定质量理想气体内能的标志是温度；热力学第一定律ΔU=W+Q；p−V图像中图线与横轴围成的面积表示气体做功大小，一次循环，图线围成的面积表示气体做功大小。
【解答】
A、由题可知a、c两状态下气体的温度相同，则a、c状态下气体的内能相等，故A正确；
B、a→b的过程中气体体积减小，外界对气体做功W>0，放出热量大小为Q，根据ΔU=W−Q，可得a→b的过程中气体内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值，故B错误；
C、p−V图中a、b所在直线是通过原点的直线，则a状态的压强为2p0，a→b的过程，外界对气体做功W=p0+2p0×2V0−V02=32p0V0，则a→b的过程ΔU=W−Q=32p0V0−Q，a、c状态下气体的内能相等，所以b→c过程ΔU′=Q−32p0V0，又因为b→c气体体积不变，压强增大，所以c状态温度高，则b→c的过程中气体从外界吸收热量，大小为Q−32p0V0，故C正确；
D、a、c温度相等，则pcV0=2p0·2V0，可得pc=4p0，p−V图中图线围成的面积表示气体做功，则a→b→c→a的整个过程中气体对外界做功，大小为4p0−p0×2V0−V02=32p0V0，故D正确。
15.【答案】AD
【解析】
【分析】
本题考查了横波的图像，波长、频率和波速的关系；解答本题的关键要理解波的双向性和周期性，抓住三要素：振幅、圆频率和初相位写出质点的振动方程。
读出振幅、波长。由于不知道波的传播方向，所以要分波沿x轴正方向传播和波沿x轴负方向传播两种情况讨论，根据时间与周期的关系，写出周期通项，再求波速通项，据此分析。
【解答】
由图可知，该波的振幅为A= 2cm，波长为λ=12m，t=1s时坐标为x=0处的位移为y0=−1cm=− 22A；
若波沿x轴正方向传播，则：t=(n+18)T(n=0,1,2,3…)，
解得：T=8t8n+1=88n+1(n=0,1,2,3…)，
波速为：v=λT；
解得：v=32(8n+1)m/s；
n=0时，v=1.5m/s；n=1时，v=13.5m/s；
若波沿x轴负方向传播，则t=(n+78)T(n=0,1,2,3…)，
解得：T=8t8n+7=88n+7(n=0,1,2,3…)，
波速为：v=λT；
解得：v=32(8n+7)m/s；
n=0时，v=10.5m/s；n=1时，v=22.5m/s；
故AD正确，BC错误。
16.【答案】BC
【解析】
【分析】
本题考查了光的折射及折射定律、全反射；解决几何光学问题，首先要画出光路图，其次灵活运用几何知识求相关的角度或距离，结合折射定律研究。
传播路径最长的光在介质中的传播光路图，根据题意结合几何关系可解得。
【解答】
解：AB.O点发出的光射至上正方形的对角线边缘点恰好全反射，则玻璃砖上表面各处均有光线射出，如图：
；
则有：sinC=1n=1 3；
由几何关系可得：sinC= 12+22 x2+12+22；
联立解得：x= 10cm，即若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为 10cm，故B正确，A错误；
CD.O点发出的光射至左表面正方形的对角线边缘点恰好全反射，则左表面均有光射出，则有：
；
则有：sinC=1n=1 3；
由几何关系可得：sinC= x2+12 x2+12+22；
联立解得：x=1cm，即若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为1cm，故C正确，D错误。
17.【答案】(1)甲；(2)丙；(3)1.51
【解析】
【分析】
本题考查了光的折射和全反射。
(1)根据光的折射现象解答；
(2)光线要发生折射，才能较准确得测量折射率；
(3)在玻璃砖的直径边一侧观察cd的像，直到恰好看不到cd的像，意味着刚好发生全反射，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，入射角等于玻璃砖转过的角度，根据临界角求出折射率。
【解答】
(1)将P1、P2连线看作入射光线，P3、P4连线看作出射光线，当光线垂直于界面时不发生折射，所以乙图正确，而甲图中，出射光线与法线重合，丙图正确，故三次实验中肯定把针插错了的是甲；
(2)要比较准确地测定折射率，光线要发生折射，故三次实验中可以比较准确地测出折射率的是丙；
(3)在玻璃砖的直径边一侧观察cd的像，直到恰好看不到cd的像，意味着刚好发生全反射，入射角等于玻璃砖转过的角度，则此时入射角的正弦值sinC=3.004.53，根据n=1sinC可得n=4.533.00=1.51。
18.【答案】(1)；
(2)1.1×105；
(3)大于；
(4)小于
【解析】
【分析】
本题考查了探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系；掌握玻意耳定律、知道气体发生等温变化需要满足的条件是解题的前提与关键，根据题意应用玻意耳定律即可解题。
(1)根据表格数据，由描点法作图；
(2)根据实验原理求出m与1h的关系，得出m−1h图像的斜率，进而求出大气压强；
(3)根据实验原理分析；
(4)根据大气压与温度关系分析。
【解答】
(1)根据实验数据描点作图，如图：
。
(2)玻意耳定律pV=p1V1可知：p0+(m+m0)gS0S0h=p0+m0gS0S0h0；
解得：m=p0h0S0+m0gh0g·1h−p0S0+m0gg；
所以：m−1h图象的斜率k=p0h0S0+m0gh0g；
则p0=kg−m0gh0h0s0；
其中：h0=0.100m；
由图像可知：k=1.0015.7−10.0kg·m≈0.18kg·m；
解得：p0≈1.1×105Pa。
(3)由p0=kg−m0gh0h0s0可知，若忘记考虑活塞质量，则测量的大气压强大于大气压强的实际值。
(4)若使用该实验装置在37℃下进行实验，由于温度升高，大气压p0降低，则得到的m−1h图像的斜率减小，所以得到的m−1h图像的斜率小于23℃下得到的m−1h图像的斜率。
19.【答案】解：( 1)根据质量数守恒与电荷数守恒可知，94238Pu的衰变方程为 94238Pu→ 92235U+23He+γ；
(2)此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为△m=m0−m1−m2，释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=(m0−m1−m2)c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量hv=(m0−m1−m2)c2−E1−E2，可得：ν=(m0−m1−m2)c2−E1−E2h。
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒写出核反应方程；核反应的过程中亏损的质量等于反应前后质量的差；核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量；
本题考查选修3−5中内容，关键熟悉教材，牢记这些知识点，注意结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用。
20.【答案】解：(1)波源在O点，所以关于O点两侧的波形图是对称的，如下图所示：
(2)根据图像，波速v=ΔxΔt=6m0.6s=10m/s，
波长λ=4m，则周期T=λv=0.4s，
所以波传播到M点的时间为t1=5mv=0.5s，
由于1.5s=154T，
故接下来1.5s内，M振动的路程为15A=15×20cm=300cm，即为质点M在2s内运动的路程。
(3)此时波形图距离N点最近的波谷横坐标为x=3m，此时对应的时刻为t=0.6s，
该波谷平移到N点所用的时间为t2=10m−3mv=0.7s，
所以质点N第一次到达波谷的时刻为0.6s+0.7s=1.3s。
【解析】本题考查波的图像，解题关键是掌握波传播与质点做简谐运动的关系。
(1)波源两侧的波形图是对称的；
(2)根据波在0.6s内传播的距离求出波速，根据图形直接读取波长，根据T=λv求出周期，根据周期与时间的关系求出路程；
(3)根据图中第一个波谷到N点的距离结合波速求出时间。
21.【答案】解：(1)设入射角为 α ，折射角为 β ，根据几何关系有
sinβ=R2R=12
解得
β=30∘
根据折射定律
n1=sinβsinα
入射光束与轴线的距离
d=Rsinα=R2n1
(2)根据几何关系光在A、B之间空气中传播的距离为
x=2Rcos30∘= 3R
根据折射率与光速的关系有
v
光在A、B之间空气中传播的时间
t=xv空= 3Rn1v
【解析】见答案
22.【答案】解：(1)对气体进行分析有
mg+T=ρgV
解得
ρ=1.0kg/m3
(2)根据题意可知，主副气囊内压强始终高于外界大气压，压强差始终为 Δp=200Pa ，则有
Δp=p2−p
解得
p2=6.02×104Pa
(3)在锚泊车所在位置处有
Δp=p1−p0
解得
p1=10.02×104Pa
从锚泊车释放时主气囊体积为
V1=V−V0=1500m3−500m3=1000m3
气球上升到预设工作高度，根据理想气体状态方程有
T0
解得
V2=1336m3>V1
即气球上升到预设工作高度的过程中副气囊应当排出气体，则副气囊排出的气体与刚释放时副气囊内部气体的质量比为
V0−V−V2V0=500−1500−1336500=84125
【解析】见答案
2022-2023学年山东省济南市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共10小题，共30.0分）
1. 日晕是太阳光通过卷层云时受到冰晶的折射或反射而形成的一种物理现象，其简化原理图如图所示，关于甲、乙两种光，下列说法正确的是
A. 甲光的频率大于乙光的频率
B. 甲光在冰晶中的传播速率大于乙光在冰晶中的传播速率
C. 甲光在冰晶中的传播时间可能等于乙光在冰晶中的传播时间
D. 从冰晶射入空气时，甲光发生全反射的临界角小于乙光发生全反射的临界角
2. 如图所示为双缝干涉实验装置，当用波长为600 nm的光照射单缝S时，在屏上观察到相邻亮条纹中心的距离为Δx，若改用波长为400 nm的光照射单缝S，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，下列措施可行的是
A. 增大双缝和光屏之间的距离 B. 增大单缝和双缝之间的距离
C. 增大双缝S1和S2之间的距离 D. 增大单缝和光屏之间的距离
3. 碳14是碳的一种放射性同位素，其半衰期为5730年，根据碳14的衰变程度可推断地层形成年代。某次施工时，在地下发现了两棵直径达1 m的榆树，这两棵树中碳14含量为大气中碳14含量的12.5%。已知活的植物体内碳14含量与大气中的相同且保持不变，则该地层形成年代距今约
A. 11460年 B. 17190年 C. 22920年 D. 45840年
4. 2023年5月，中国科学技术大学团队利用纳米纤维与合成云母纳米片研制出一种能适应极端环境的纤维素基纳米纸材料，为丰富多彩的材料家族又增添了新的一员。如图甲所示为某合成云母单晶体片的微观结构示意图，图乙为某液体表面分子分布示意图，以下说法正确的是
A. 使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向同性
B. 图甲所示云母材料在熔化过程中，分子势能和分子平均动能均增大
C. 图乙所示的液体表面层分子之间只存在相互作用的引力
D. 如图乙所示，液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的平均距离略大于分子力平衡的距离
5. 如图所示为济南市某日的天气预报，下列说法正确的是( )
A. 当空气质量显示为霾时，空气中细颗粒物(如PM1∼2.5)的分子在空气中做无规则的布朗运动
B. 从上午7点到下午1点，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大
C. 若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间引力减小，斥力增大
D. 若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子势能一直增大
6. 如图所示，长为8 m的船静止在水面上，船甲板中央有一高为2 5m的桅杆，桅杆顶部安装有点光源，由此光源照射使船在水底形成影子的长度为16 m，已知水的折射率为43，忽略甲板到水面的高度，则水深为
A. 4 m B. 4 2m C. 4 3m D. 4 5m
7. 如图所示，单摆在竖直平面内以较小摆角(小于5∘)在M、N间摆动，Q为圆弧OM上一点，g为当地重力加速度，单摆摆长为l=0.36gπ2。以小球向左经过Q点时为计时起点，向右为正方向，此单摆的振动图像可能正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8. 用如图甲所示的装置研究光电效应，得到光电流I与A、K之间电压U的关系图像如图乙所示，遏止电压UC与入射光频率ν的关系图像如图丙所示。已知一个光电子电荷量为−e，下列说法正确的是( )
A. a光的频率大于b光的频率
B. a光的光强小于b光的光强
C. 根据图丙可计算出普朗克常量h=cde
D. 根据图丙可计算出该金属逸出功的大小为c
9. P、Q为均匀介质中相距6 m的两点，t=0时振源P点开始振动，P、Q两点的振动图象分别如图甲、乙所示，则t=4 s时PQ间的波形为( )
A. B.
C. D.
10. 泉城某实验小组的同学用如图所示的装置测量纸张燃烧过程中的最高温度。在环境温度为7℃时将一左端开口、右端封闭的U形管稳定竖直放置，U形管右侧用水银封闭了一段长为14 cm的空气柱，左端有一管道与容器相连，初始状态下U形管左侧液面与右侧顶端平齐，且左侧水银恰好不溢出。将燃烧源靠近空气柱，燃烧结束后当温度再次恢复到7℃时左侧水银面下降了7 cm。已知大气压强为76 cmHg，纸张燃烧过程中的最高温度约为
A. 500℃ B. 400℃ C. 300℃ D. 200℃
二、多选题（本大题共6小题，共24.0分）
11. 图甲是用光的干涉法检测物体表面平整程度的装置，其中M为标准板，N为水平放置的待检测物体，入射光竖直向下照射，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是
A. 入射光的波长越长，干涉条纹的条数越少
B. MN之间垫块的高度越高，干涉条纹的条数越少
C. P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凸起的
D. P点所对应待检测物的表面相对Q点所对应待检测物的表面是凹下的
12. 如图所示为氢原子能级图，大量处于第3能级的氢原子跃迁时发出三种不同波长的光，其中两种光的波长分别为λ1和λ2，且λ1<λ2，则第三种光的波长可能是
A. λ22λ2−λ1 B. λ12λ1+λ2 C. λ1λ2λ1+λ2 D. λ1λ2λ2−λ1
13. 振源S1、S2间距2 m，形成的机械波在均匀介质中的传播速度均为1 m/s，两振源的振动方向垂直于纸面，其振动方程分别为y1=20sin 2πt(cm)，y2=10sin 2πt(cm)，振动足够长时间后，下列说法正确的是
A. 加强点的位移始终为30 cm
B. 加强点的振动频率为1 Hz
C. 以S1为圆心的圆周上除S2点之外，加强点的个数为8个
D. 以S1为圆心的圆周上除S2点之外，减弱点的个数为8个
14. 一定质量的理想气体由状态a开始，经历ab、bc、ca三个过程回到状态a，其p−V图像如图所示，其中bc与纵轴平行。已知a、c两状态下气体的温度相同，a→b的过程中气体向外界放出热量大小为Q，下列说法正确的是( )
A. a、c状态下气体的内能相等
B. a→b的过程中气体内能变化量的绝对值大于放出热量的绝对值
C. b→c的过程中气体从外界吸收热量，大小为Q−32p0V0
D. a→b→c→a的整个过程中气体对外界做功，大小为32p0V0
15. 一列沿x轴传播的简谐横波如图所示，实线为t=0时的波形图线，虚线为t=1 s时的波形图线，则波的传播速度可能为
A. 1.5 m/s B. 3.5 m/s C. 11.5 m/s D. 22.5 m/s
16. 如图所示，长方体玻璃砖长为4 cm，宽为2 cm，紧贴下表面中心O处有一点光源可发出单色光，玻璃砖对该光的折射率为 3，不考虑光在各个面上的反射，下列说法正确的是
A. 若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为3 2cm
B. 若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为 10cm
C. 若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为1 cm
D. 若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为4 cm
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
17. 某学习小组用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，三次实验插针后的结果分别如图甲、乙、丙所示，三次实验中均保持P1、P2的连线与玻璃砖的平面垂直。
(1)三次实验中肯定把针插错了的是__________(选填“甲”“乙”“丙”)；
(2)三次实验中可以比较准确地测出折射率的是__________(选填“甲”“乙”“丙”)；
(3)某同学提出了一种不用大头针就可以测量半圆柱玻璃砖折射率的方法，他的主要操作步骤如下：
①在白纸上画两条相互垂直的线段ab和cd，交点标记为O；
②将玻璃砖的圆心与O点重合，玻璃砖的直径与ab重合，如图丁(1)；
③以圆心O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整从玻璃砖下方观察的视线方向使cd在视野中总是直线，直到恰好看不到cd的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条线段ef；
④在ef上取距离O点较远的一点M，测出M点到ab的垂直距离为3.00 cm，到O的距离为4.53 cm，如图丁(2)所示。
由以上数据可得，该玻璃砖的折射率为__________。(结果保留三位有效数字)
18. 泉城某物理实验小组的同学利用玻意耳定律测量室温(23℃)下的大气压p0，实验装置如图甲所示，主要实验步骤如下：
①将一导热圆柱形气缸开口向上并固定在水平桌面上，用质量为m0=50 g的活塞封闭一定质量的气体；
②测量气缸的底面面积，记为S0=150 mm2；
③在活塞上放置一质量为m的重物，待稳定后利用刻度尺测量出活塞距离气缸底部的高度h；
④逐渐增加重物的质量，重复③中的步骤，分别记录重物的质量以及相应的活塞距离气缸底部的高度并记录在表格乙中；
⑤以重物的质量m为纵坐标，活塞距离气缸底部高度h的倒数为横坐标，绘制m−1h图象。
实验中可忽略一切摩擦和外界温度变化，g取9.8 m/s2。
m/kg
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
h/m
0.100
0.090
0.081
0.075
0.068
0.064
1h/m−1
10.0
11.1
12.3
13.4
14.6
15.7
乙
(1)根据表格中的数据，在答题纸的坐标纸上描点作图，绘制m−1h图象；
(2)根据图象测得的大气压强为__________Pa；(计算结果保留两位有效数字)
(3)若该小组同学在处理实验数据时忘记考虑活塞质量，他们测量的大气压强__________(选填“大于”“小于”或“等于”)大气压强的实际值；
(4)若使用该实验装置在37℃下进行实验，得到的m−1h图像的斜率__________(选填“大于”“小于”或“等于”)23℃下得到的m−1h图像的斜率。
四、计算题（本大题共4小题，共32.0分）
19. 核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚238核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生α衰变生成新核X，并放出γ射线。已知的质量为m0，α粒子的质量为m1，动能为E1，新核X的质量为m2，动能为E2，光速为c，普朗克常量为h。
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求γ射线的频率。
20. 一列简谐横波沿x轴正负方向传播，t=0时刻振源O开始振动，t=0.6 s时x正半轴上形成的波形如图所示。M为平衡位置位于x1=−5 m处的质点，N为平衡位置位于x2=10 m处的质点。
(1)在答题纸上画出t=0.6 s时x负半轴上形成的波形；
(2)求从t=0时刻开始，质点M在2 s内运动的路程；
(3)求质点N第一次到达波谷的时刻。
21. 如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖，挖去区域的底面半径为R，圆心为O。该区域内部有底面半径为R2的透明圆柱体B，底面圆心也为O，虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A，已知光在A中的传播速率为v，玻璃砖对该光的折射率为n1，不考虑反射。
(1)若光束经折射后恰好与B相切，求入射光束与轴线的距离d；
(2)求在(1)情景中光在A、B之间空气中传播的时间t。
22. 系留气球作为一种高度可控并能够长期留空的平台，具有广泛用途，中国的“极目一号”系留气球升空最大海拔高度达到9000多米，创造了世界纪录。如图所示，某球形系留气球主要由三部分组成：球体、缆绳以及锚泊车，缆绳一端固定于地面锚泊车上，另一端与导热性能良好的球体连接。球体被软隔膜分为主气囊和副气囊两部分，主气囊为密闭装置，内部充有一定质量的氦气，副气囊内部充有空气并设有排气和充气装置，主、副气囊的体积可变但整个球体总体积不变，主、副气囊之间无气体交换且压强始终相等。为使气球能够安全稳定工作，应使主副气囊内压强始终高于外界大气压，压强差始终为Δp=200Pa。已知球体(包括内部气体)及载重总质量为m=0.5t，体积为V=1500m3，锚泊车所在位置处大气压强为p0=1.0×105Pa，温度为T0=300K，预设工作高度处的大气压强为p=0.6×105Pa，温度为T=240.8K，重力加速度g=10m/s2。
(1)若气球工作时控制台显示缆绳中竖直向下的拉力大小为T=1.0×104N，求气球所在高度处空气的密度；
(2)若某次气球升空时由于故障导致副气囊无法和外界进行气体交换，求气球到达预设工作高度时气球内气体的压强(气球体积不变)；
(3)某次实验中主副气囊均充入符合要求的气体，当从锚泊车释放时副气囊体积为V0=500m3。判断气球上升到预设工作高度的过程中副气囊应当充入还是排出气体，并求出此过程中副气囊充入或排出的气体与刚释放时副气囊内部气体的质量比。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
解题关键是根据光的偏折程度比较两束光折射率的大小，折射率大的光频率大。根据v=cn分析光在冰晶中的传播速度，根据sinC=1n分析全反射的临界角。
【解答】
A、根据光线的偏折程度可知冰晶对乙的折射率大于对甲的折射率，折射率大则频率大，故乙光的频率大于甲光的频率，故A错误；
B、根据v=cn，甲光在冰晶中的传播速率大于乙光在冰晶中的传播速率，故B正确；
C、甲光在冰晶中传播速度大，而运动距离小，所以甲光在冰晶中的传播时间小于乙光在冰晶中的传播时间，故C错误；
D、从冰晶射入空气时，根据sinC=1n可知甲光的临界角大于乙光的临界角，故D错误。
故选B。
2.【答案】A
【解析】
【分析】
波长λ改变，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，根据Δx=ldλ分析公式中各个量的变化。
本题考查实验装置、知道双缝干涉实验的原理、同时掌握双缝干涉条纹的间距公式Δx=ldλ，知道公式中各个量的准确含义。
【解答】
根据△x=Ldλ知，波长λ变小，若使相邻亮条纹中心的距离仍为Δx，可以增大双缝和光屏之间的距离L，也可以减小双缝S1和S2之间的距离d，故A正确，BCD错误。
故选：A。
3.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了半衰期。根据树中碳14的含量只有大气中碳14含量的12.5%，求出半衰期的次数，从而求出此遗骸的年代距今的时间。
【解答】
活体中碳14含量不变，生物死亡后，碳14开始衰变，设活体中碳14的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得：m=m0⋅12，即0.125=12tT，解得tT=3，所以t=3T=17190年，即该地层形成年代距今约17190年，故B正确，ACD错误。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
晶体与非晶体的知识总结：晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，单晶体的物理性质是各向异性的，而多晶体和非晶体是各向同性的，晶体的分子排列是有规则的，而非晶体的分子排列是无规则的．
液体表面有一层跟空气接触的薄层，叫作表面层。表面层分子间的距离大于液体内部分子间距离，表面层分子之间的作用力表现为引力，即为液体的表面张力，表面张力使液体表面有收缩趋势。
【解答】
A、云母是单晶体，具有各向异性，故A错误；
B、云母有固定的熔点，熔化过程中温度不变，所以分子平均动能不变，熔化过程中持续吸热，吸收的热量用来增加分子势能，故B错误；
C、分子间引力和斥力是同时存在的，图乙液体表面层分子引力大于斥力，合力表现为引力，故C错误；
D、如图乙所示，液体表面层分子的分布比液体内部稀疏，分子间的平均距离略大于分子力平衡的距离，从而使得引力大于斥力，这是液体表面张力产生的原因，故D正确。
5.【答案】B
【解析】【详解】A.当空气质量显示为霾时，空气中细颗粒物(如 PM1∼2.5 )即固体小颗粒在空气中做无规则的布朗运动。故A错误；
B.温度是分子热运动平均动能的标志，从上午7点到下午1点，温度逐渐升高，空气分子中速率较大的分子所占总分子比例逐渐变大。故B正确；
C.若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子间的距离逐渐变小，引力和斥力均增大。故C错误；
D.若温度降为8℃，水蒸气液化为露珠的过程中分子力表现为引力，且做正功，所以势能一直减小。故D错误。
故选B。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查光的折射定律，根据题意正确的做出光路图是解题的关键，根据光的折射定律结合几何关系分析求解。
【解答】
做出光路图如下：
根据折射定律有sinαsinβ=n=43，
根据几何关系：
sinα=4 42+(2 5)2=23，
htanβ++4m=8m，
联立解得h=4 3m。
故选C。
7.【答案】B
【解析】【详解】单摆的周期为
T=2π lg=2π 0.36gπ2g=1.2s
可知小球相邻两个平衡位置的时间间隔为 0.6s ，以小球向左经过Q点时为计时起点，小球先向左运动至最高点，然后再向右运动回到平衡位置。
故选B。
8.【答案】C
【解析】【详解】ACD.由光电效应方程，可得
Ek=hν−W0
又
eUC=Ek
解得
UC=hνe−W0e
由乙图可知，a光和b光的遏止电压相同，即二者的频率相同。结合丙图中图线斜率和截距的物理意义，有
he=cd,W0e=c
解得
h=ced,W0=ce
故AD错误；C正确；
B.由乙图可知a光的饱和光电流大于b光的饱和光电流，可知a光的光强大于b光的光强。故B错误。
故选C。
9.【答案】C
【解析】
【分析】
本题主要考查根据振动图像确定波动图像，根据图象求出波速，由波速和周期求出波长，根据距离与波长的关系，结合波形，确定P、Q位置和状态关系，选择图象。
【解答】
由图可知，波从P点传到Q点时间为3s，可得波速为由v=xt=63m/s=2m/s，周期为4s，由v=λT得，λ=vT=2×4m=8m
t=4s时，经过一个周期，P点经过平衡为向y轴正方向振动，Q点在波峰，且PQ间距离为6m=68λ=34λ，故ABD错误，C正确。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查液柱类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。
【解答】
分析封闭气体，初始状态：p1=76+14cmHg=90cmHg，T1=(273+7)K=280K，V1=14cm×S，
设当温度为T2时溢出了x(cm)长度的水银柱，气体状态：p2=76+14+xcmHg=90+xcmHg，T2=？，V2=(14+x)cm×S，
根据理想气体状态方程p1V1T1=p2V2T2，
整理得T2=29(90+x)(14+x)①
再分析温度恢复为7℃时，设气体体积比初始时膨胀了d(cm)，
则此时气体状态：p3=(76+14−7+d)cmHg=83+dcmHg，T3=T1，V3=(14+d)cm×S，
根据玻意耳定律有p1V1=p3V3，
解得d=1cm，
所以水银柱溢出的总长度为7cm+1cm=8cm，
即表达式①中x的最大值为8，代入解得温度的最大值T2max=479K，为206°C，故选D。
11.【答案】AC
【解析】
【分析】
本题主要考查了薄膜干涉，解决本题的关键知道薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的。以及知道空气薄膜干涉是一种等厚干涉。
根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ判断干涉条纹间距的变化，从而即可求解；
空气薄膜干涉形成的条纹是膜的上下表面的发射光干涉产生的；根据条纹的弯曲判定被检查表面的平整程度。
【解答】
解：A.根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ知，波长越长，则干涉条纹间距越大，干涉条纹的条数越少，故A正确；
B.相邻亮条纹之间，空气膜的厚度差等于半个波长，MN之间垫块的高度越高时，空气膜的劈角变大，空气膜厚度差等于半个波长的位置距离变小，所以相邻亮条纹间距应变小，干涉条纹的条数越多，故B错误；
CD.薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相等，明条纹右偏说明被检查物体表面上有凸起，故C正确，D错误。
12.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题考查了能级跃迁。氢原子在能级间跃迁时，发出的光子的能量与能级差相等，再结合hcλ=E高−E低解答。
【解答】
氢原子在能级间跃迁时，发出的光子的能量与能级差相等，能级E3>E2>E1，且能级差满足E3−E1>E2−E1>E3−E2，根据hcλ=E高−E低，可得可以产生的光子波长由小到大分别为hcE3−E1、hcE2−E1、hcE3−E2，根据题意，可能λ1=hcE3−E1、λ2=hcE2−E1、λ3=hcE3−E2，可得λ3=11λ1−1λ2=λ1λ2λ2−λ1，也可能λ1=hcE3−E1、λ2=hcE3−E2、λ3=hcE2−E1，可得λ3=11λ1−1λ2=λ1λ2λ2−λ1，也能λ1=hcE2−E1、λ2=hcE3−E2、λ3=hcE3−E1，可得λ3=11λ1+1λ2=λ1λ2λ2+λ1，故CD正确，AB错误。
13.【答案】BC
【解析】
【分析】
本题考查了波长、频率和波速的关系，波的叠加；本题解题关键是要抓住在均匀介质中传播的同类波波速相同，而且两波匀速传播这个特点进行分析。
根据振动特点分析加强点的位移；
根据T=2πω求周期，由f=1T得出频率；
根据波程差与波程的关系分析振动加强点和振动减弱点的个数。
【解答】
解：A.振动加强点的振幅为30cm，其位移随时间作周期性变化，位移最大值为30cm，故A错误；
B.由题意可知，两列波的周期均为T=2πω=2π2πs=1s，频率f=1T=1Hz，则加强点的振动频率为1Hz，故B正确；
C.波速为1m/s，波长λ=vT=1m；
由于某点到波源的路程差为波长的整数倍时为振动加强点，则对于两波源连线上的点当Δs=nλ时为加强点，除S1、S2之外，有−2m<Δs<2m
n为整数，可得−2m
D.由于某点到波源的路程差为波长的奇数倍时为振动减弱点，则对于两波源连线上的点当Δs=12(2k+1)λ时为减弱点，有−2m<Δs<2m
k为整数，可得：−2m<12(2k+1)<2m；
即−52
14.【答案】ACD
【解析】
【分析】
本题考查了气体状态变化图像和热力学第一定律。
解答本题的关键是明确：一定质量理想气体内能的标志是温度；热力学第一定律ΔU=W+Q；p−V图像中图线与横轴围成的面积表示气体做功大小，一次循环，图线围成的面积表示气体做功大小。
【解答】
A、由题可知a、c两状态下气体的温度相同，则a、c状态下气体的内能相等，故A正确；
B、a→b的过程中气体体积减小，外界对气体做功W>0，放出热量大小为Q，根据ΔU=W−Q，可得a→b的过程中气体内能变化量的绝对值小于放出热量的绝对值，故B错误；
C、p−V图中a、b所在直线是通过原点的直线，则a状态的压强为2p0，a→b的过程，外界对气体做功W=p0+2p0×2V0−V02=32p0V0，则a→b的过程ΔU=W−Q=32p0V0−Q，a、c状态下气体的内能相等，所以b→c过程ΔU′=Q−32p0V0，又因为b→c气体体积不变，压强增大，所以c状态温度高，则b→c的过程中气体从外界吸收热量，大小为Q−32p0V0，故C正确；
D、a、c温度相等，则pcV0=2p0·2V0，可得pc=4p0，p−V图中图线围成的面积表示气体做功，则a→b→c→a的整个过程中气体对外界做功，大小为4p0−p0×2V0−V02=32p0V0，故D正确。
15.【答案】AD
【解析】
【分析】
本题考查了横波的图像，波长、频率和波速的关系；解答本题的关键要理解波的双向性和周期性，抓住三要素：振幅、圆频率和初相位写出质点的振动方程。
读出振幅、波长。由于不知道波的传播方向，所以要分波沿x轴正方向传播和波沿x轴负方向传播两种情况讨论，根据时间与周期的关系，写出周期通项，再求波速通项，据此分析。
【解答】
由图可知，该波的振幅为A= 2cm，波长为λ=12m，t=1s时坐标为x=0处的位移为y0=−1cm=− 22A；
若波沿x轴正方向传播，则：t=(n+18)T(n=0,1,2,3…)，
解得：T=8t8n+1=88n+1(n=0,1,2,3…)，
波速为：v=λT；
解得：v=32(8n+1)m/s；
n=0时，v=1.5m/s；n=1时，v=13.5m/s；
若波沿x轴负方向传播，则t=(n+78)T(n=0,1,2,3…)，
解得：T=8t8n+7=88n+7(n=0,1,2,3…)，
波速为：v=λT；
解得：v=32(8n+7)m/s；
n=0时，v=10.5m/s；n=1时，v=22.5m/s；
故AD正确，BC错误。
16.【答案】BC
【解析】
【分析】
本题考查了光的折射及折射定律、全反射；解决几何光学问题，首先要画出光路图，其次灵活运用几何知识求相关的角度或距离，结合折射定律研究。
传播路径最长的光在介质中的传播光路图，根据题意结合几何关系可解得。
【解答】
解：AB.O点发出的光射至上正方形的对角线边缘点恰好全反射，则玻璃砖上表面各处均有光线射出，如图：
；
则有：sinC=1n=1 3；
由几何关系可得：sinC= 12+22 x2+12+22；
联立解得：x= 10cm，即若玻璃砖上表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最小值为 10cm，故B正确，A错误；
CD.O点发出的光射至左表面正方形的对角线边缘点恰好全反射，则左表面均有光射出，则有：
；
则有：sinC=1n=1 3；
由几何关系可得：sinC= x2+12 x2+12+22；
联立解得：x=1cm，即若玻璃砖左侧表面各处均有光线射出，则该玻璃砖高度的最大值为1cm，故C正确，D错误。
17.【答案】(1)甲；(2)丙；(3)1.51
【解析】
【分析】
本题考查了光的折射和全反射。
(1)根据光的折射现象解答；
(2)光线要发生折射，才能较准确得测量折射率；
(3)在玻璃砖的直径边一侧观察cd的像，直到恰好看不到cd的像，意味着刚好发生全反射，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，入射角等于玻璃砖转过的角度，根据临界角求出折射率。
【解答】
(1)将P1、P2连线看作入射光线，P3、P4连线看作出射光线，当光线垂直于界面时不发生折射，所以乙图正确，而甲图中，出射光线与法线重合，丙图正确，故三次实验中肯定把针插错了的是甲；
(2)要比较准确地测定折射率，光线要发生折射，故三次实验中可以比较准确地测出折射率的是丙；
(3)在玻璃砖的直径边一侧观察cd的像，直到恰好看不到cd的像，意味着刚好发生全反射，入射角等于玻璃砖转过的角度，则此时入射角的正弦值sinC=3.004.53，根据n=1sinC可得n=4.533.00=1.51。
18.【答案】(1)；
(2)1.1×105；
(3)大于；
(4)小于
【解析】
【分析】
本题考查了探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系；掌握玻意耳定律、知道气体发生等温变化需要满足的条件是解题的前提与关键，根据题意应用玻意耳定律即可解题。
(1)根据表格数据，由描点法作图；
(2)根据实验原理求出m与1h的关系，得出m−1h图像的斜率，进而求出大气压强；
(3)根据实验原理分析；
(4)根据大气压与温度关系分析。
【解答】
(1)根据实验数据描点作图，如图：
。
(2)玻意耳定律pV=p1V1可知：p0+(m+m0)gS0S0h=p0+m0gS0S0h0；
解得：m=p0h0S0+m0gh0g·1h−p0S0+m0gg；
所以：m−1h图象的斜率k=p0h0S0+m0gh0g；
则p0=kg−m0gh0h0s0；
其中：h0=0.100m；
由图像可知：k=1.0015.7−10.0kg·m≈0.18kg·m；
解得：p0≈1.1×105Pa。
(3)由p0=kg−m0gh0h0s0可知，若忘记考虑活塞质量，则测量的大气压强大于大气压强的实际值。
(4)若使用该实验装置在37℃下进行实验，由于温度升高，大气压p0降低，则得到的m−1h图像的斜率减小，所以得到的m−1h图像的斜率小于23℃下得到的m−1h图像的斜率。
19.【答案】解：( 1)根据质量数守恒与电荷数守恒可知，94238Pu的衰变方程为 94238Pu→ 92235U+23He+γ；
(2)此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为△m=m0−m1−m2，释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=(m0−m1−m2)c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量hv=(m0−m1−m2)c2−E1−E2，可得：ν=(m0−m1−m2)c2−E1−E2h。
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒写出核反应方程；核反应的过程中亏损的质量等于反应前后质量的差；核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量；
本题考查选修3−5中内容，关键熟悉教材，牢记这些知识点，注意结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用。
20.【答案】解：(1)波源在O点，所以关于O点两侧的波形图是对称的，如下图所示：
(2)根据图像，波速v=ΔxΔt=6m0.6s=10m/s，
波长λ=4m，则周期T=λv=0.4s，
所以波传播到M点的时间为t1=5mv=0.5s，
由于1.5s=154T，
故接下来1.5s内，M振动的路程为15A=15×20cm=300cm，即为质点M在2s内运动的路程。
(3)此时波形图距离N点最近的波谷横坐标为x=3m，此时对应的时刻为t=0.6s，
该波谷平移到N点所用的时间为t2=10m−3mv=0.7s，
所以质点N第一次到达波谷的时刻为0.6s+0.7s=1.3s。
【解析】本题考查波的图像，解题关键是掌握波传播与质点做简谐运动的关系。
(1)波源两侧的波形图是对称的；
(2)根据波在0.6s内传播的距离求出波速，根据图形直接读取波长，根据T=λv求出周期，根据周期与时间的关系求出路程；
(3)根据图中第一个波谷到N点的距离结合波速求出时间。
21.【答案】解：(1)设入射角为 α ，折射角为 β ，根据几何关系有
sinβ=R2R=12
解得
β=30∘
根据折射定律
n1=sinβsinα
入射光束与轴线的距离
d=Rsinα=R2n1
(2)根据几何关系光在A、B之间空气中传播的距离为
x=2Rcos30∘= 3R
根据折射率与光速的关系有
v
光在A、B之间空气中传播的时间
t=xv空= 3Rn1v
【解析】见答案
22.【答案】解：(1)对气体进行分析有
mg+T=ρgV
解得
ρ=1.0kg/m3
(2)根据题意可知，主副气囊内压强始终高于外界大气压，压强差始终为 Δp=200Pa ，则有
Δp=p2−p
解得
p2=6.02×104Pa
(3)在锚泊车所在位置处有
Δp=p1−p0
解得
p1=10.02×104Pa
从锚泊车释放时主气囊体积为
V1=V−V0=1500m3−500m3=1000m3
气球上升到预设工作高度，根据理想气体状态方程有
T0
解得
V2=1336m3>V1
即气球上升到预设工作高度的过程中副气囊应当排出气体，则副气囊排出的气体与刚释放时副气囊内部气体的质量比为
V0−V−V2V0=500−1500−1336500=84125
【解析】见答案
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